JP2009302614A - 無線基地局及び無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】他の基地局からの下り信号の干渉による受信品質劣化を抑制する。
【解決手段】端末装置から送信される制御信号を受信するために必要な参照情報を保持する参照情報保持部と、自局に接続されている端末装置が下り信号の受信状態を自局に通知する第１の上り制御信号を受信し、前記受信した第１の上り制御信号の内容に基づいて、前記電力制御部に対する電力の制御を要求する第１の制御信号受信部と、前記隣接する基地局に接続している端末装置が下り信号の受信状態を前記隣接する基地局に通知する第２の上り制御信号を受信し、前記参照情報保持部によって保持される参照情報を参照し、前記受信した第２の上り制御信号の内容に基づいて、前記電力制御部に対する電力制御を要求する第２の制御信号受信部と、を備え、前記第１及び第２の制御信号受信部からの電力制御の要求に基づいて、下り信号の送信電力を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、無線通信システムに関し、特に、小規模基地局（例えば、フェムト基地局）を含むセルラ無線通信システムに好適である。

従来より、携帯電話などのセルラ無線通信システムにおいては、一つの基地局が広域をカバーするマクロセル方式が用いられている。マクロセル方式は、ハンドオフ回数が少なくなるために高速移動に適すること、少数の基地局によってエリアの拡大が可能であることなどが特徴である。マクロセル方式では、屋内などの局所的に生じる不感地帯の対策が難しいことが欠点である。

これに対し、マクロセル基地局からの電波が到達しにくい場所に、マクロセルより小さいセルを提供する基地局を設置して、不感地帯を解消するアプローチが考えられている。

特に、最近では、一棟の家屋がカバーできる程度の小型基地局を各家庭に設置するフェムトセル方式が注目されており、ＷｉＭＡＸやＥＶ−ＤＯなどでフェムトセル方式の導入の動きが見られる。

フェムトセル方式では、無線ＬＡＮと同程度の電波到達範囲を有する小型基地局（フェムトセル基地局）を各家庭に設置し、インターネットを介してフェムトセル基地局をセルラ通信網に接続する。フェムトセル基地局は、不感地帯の解消を目的とするため、局所的にフェムトセルがマクロセルに重複する形で運用される。また、フェムトセル基地局によって使用される周波数帯は、マクロセル基地局が使用する周波数帯と同一である。

同じ周波数を使用する二つの基地局によって提供されるセルが重複する地点においては、一方の基地局に接続している端末装置から見ると、その端末装置の接続先でない基地局からの下り信号は、接続先の基地局からの下り信号に対して干渉となる。この干渉がバースト的に発生すると、端末装置の下り信号の受信品質が劣化する。この問題は、特許文献１にて指摘されている。
特開２００７−１２９４０５号公報 ３ＧＰＰ２ Ｃ．Ｓ００８４−００２−０ Ｖｅｒ．２．０ ３ＧＰＰ２ Ｃ．Ｓ００８４−００６−０ Ｖｅｒ．２．０

マクロセル方式の場合には、この問題への対策として、セルができるだけ重複しないように基地局を配置したり、干渉の発生がランダムになるように下り信号の送信スケジューリングを行ったりしている。すなわち、バースト的な干渉の発生確率を低減させることによって、下り信号の受信品質の劣化を抑制している。

一方、フェムトセル方式の場合には、マクロセルとフェムトセルが重複することを前提としている。また、マクロセル方式に比べて基地局数が非常に多くなるため、下り信号の送信スケジュールの最適化が困難になる。

このような理由によって、フェムトセル方式では、マクロセル方式のような、バースト的な干渉の発生確率を減らす手法を適用することが困難である。そこで、干渉する信号の電力を制御し、たとえ干渉が発生した場合でもその影響を低減することによって、受信品質の劣化を抑制することが望まれている。

干渉する下り信号の電力を制御するためには、干渉を受けている端末装置が、干渉源となっている基地局に対し、干渉の状況を通知し、その情報に基づいて基地局が下り信号の送信電力を制御する仕組みが必要である。具体的には、端末装置においては、干渉電力を測定する機能、干渉源の基地局を特定する機能が必要となる。また、無線インタフェースにおいては、端末装置が干渉源の基地局を特定するために必要な情報を通知する無線チャネル及び端末装置が干渉源の基地局に干渉状況を通知する無線チャネルが必要となる。

しかし、ＥＶ−ＤＯやＵＭＢなど、現在フェムトセル方式の導入が検討されている既存のセルラ無線通信規格には、無線インタフェースにおいて、下り送信電力制御に必要な無線チャネルを備えていないものが存在する。この場合、干渉による下り信号の受信品質劣化の抑制のための下り電力制御を行うことができない。

なお、ＥＶ-ＤＯ（Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ Ｄａｔａ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ）は、第３世代の移動体通信方式ＣＤＭＡ２０００に含まれるデータ通信の技術仕様であり、ＵＭＢ（Ｕｌｔｒａ Ｍｏｂｉｌｅ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ）は、第３世代携帯電話の仕様を作成している標準化プロジェクト３ＧＰＰ２が発表した、移動体向けの次世代通信方式である。

本発明の代表的な一例を示せば以下のとおりである。すなわち、本願発明の無線基地局は、下り信号の送信電力を制御する電力制御部と、隣接する基地局に接続している端末装置から送信される上り制御信号を受信するために必要な参照情報を、該基地局から取得する参照情報取得部と、前記参照情報取得部が取得した参照情報を保持する参照情報保持部と、自局に接続されている端末装置が下り信号の受信状態を自局に通知する第１の上り制御信号を受信し、前記受信した第１の上り制御信号の内容に基づいて、前記電力制御部に対する電力の制御を要求する第１の制御信号受信部と、前記隣接する基地局に接続している端末装置が下り信号の受信状態を前記隣接する基地局に通知する第２の上り制御信号を受信し、前記参照情報保持部によって保持される参照情報を参照し、前記受信した第２の上り制御信号の内容に基づいて、前記電力制御部に対する電力制御を要求する第２の制御信号受信部と、を備え、前記電力制御部は、前記第１の制御信号受信部からの電力制御の要求及び第２の制御信号受信部からの電力制御の要求に基づいて、下り信号の送信電力を制御することを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、端末装置の構成及びシステムの無線インタフェースを変更することなく、隣接基地局からの干渉を制御することが可能になる。このため、既存のセルラ無線通信システムにフェムトセル方式を追加導入する場合でも、フェムトセル基地局の干渉による、下り信号の受信品質の劣化を低減することが可能になる。

＜実施形態１＞
本発明の第１の実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態のセルラ無線通信システムの構成を示す図である。

第１の実施の形態のセルラ無線通信システムは、複数の基地局装置から構成され、各基地局装置には１以上の端末装置が接続される。基地局装置１０１及び１０２は、共通の無線インタフェースを備え、同一の周波数帯を使用する。また、基地局装置１０１及び１０２は、有線回線（又は無線回線）によってネットワーク１０３に接続されている。基地局装置１０１は、マクロセル基地局であり、半径数百メートル〜十数キロメートルの通話エリア（マクロセル）を持つセルラ基地局である。基地局装置１０２は、フェムトセル基地局であり、半径数十メートルの通話エリア（フェムトセル）を持つ、電波出力の弱い小型セルラ基地局である。つまり、フェムトセル基地局は、基地局装置１０１が形成するマクロセル１０４の内部に、それより狭い領域のフェムトセル１０５を形成している。

端末装置１０６及び１０７は、無線回線によって基地局装置１０１又は１０２に接続し、ネットワーク１０３と通信を行う。

図２は、基地局装置１０１の構成を示すブロック図である。

第１の実施の形態のマクロセル基地局装置１０１は、アンテナ２００、ＲＦ処理部２１０、物理層処理部２２０、上位層処理部２３０及びネットワークインタフェース（Ｉ／Ｆ）２４０を備える。

ＲＦ処理部２１０は、無線レベルの信号処理をする処理部で、デュプレクサ２１１、変調回路２１２、復調回路２１３及びパワーアンプ（ＰＡ）２１４を備える。

物理層処理部２２０は、物理層においてベースバンドの信号処理をする処理部で、ベースバンド信号生成処理部２２１及びベースバンド信号復号処理部２２２を備える。ベースバンド信号復号処理部２２２は、自局宛の信号を復号する自局宛上り制御信号復号処理部２２３を備える。

上位層処理部２３０は、第２層（データリンク層）以上の階層において信号処理をする処理部で、パケット生成処理部２３１、自局が送信する下り信号の電力を決定する送信電力決定処理部２３２、上り制御信号のヘッダ部分から所定の情報を抽出する上り制御情報処理部２３３及び自局宛の信号を復調するために用いられる情報（ＰｉｌｏｔＩＤ、ＳＨＯＧＩＤ、ＭＡＣＩＤ等）を保持する自局宛上り制御信号復号用情報生成・保持部２３４を備える。

なお、ＰｉｌｏｔＩＤは、セクタを識別するための情報である。ＳＨＯＧＩＤ（Ｓｏｆｔｅｒ Ｈａｎｄｏｆｆ Ｇｒｏｕｐ ＩＤ）は、同一基地局内のセクタ間におけるハンドオフのためにグルーピングされたセクタ群を識別するための情報である。ＭＡＣＩＤは、基地局装置が、該基地局装置に接続されている端末装置を一意に識別するための情報である。

ネットワークインタフェース２４０は、ネットワーク１０３からデータを受信するユーザデータ受信部２４１及び制御信号を復調するために用いられる情報をネットワーク１０３へ送信する上り制御信号復号用情報送信部２４２を備える。

図３は、基地局装置１０２の構成を示すブロック図である。

基地局装置１０２は、アンテナ３００、ＲＦ処理部３１０、物理層処理部３２０、上位層処理部３３０及びネットワークインタフェース（Ｉ／Ｆ）３４０を備える。

ＲＦ処理部３１０は、デュプレクサ３１１、変調回路３１２、復調回路３１３及びパワーアンプ（ＰＡ）３１４を備える。ＲＦ処理部３１０及び各構成要素は、図２におけるＲＦ処理部２１０及び各構成要素と同一の機能を備える。

物理層処理部３２０は、ベースバンド信号生成処理部３２１及びベースバンド信号復号処理部３２２を備える。ベースバンド信号生成処理部３２１は、図２におけるベースバンド信号生成処理部２２１と同一の機能を備える。

ベースバンド信号復号処理部３２２は、自局宛上り制御信号復号処理部３２３及び隣接基地局宛上り制御信号復号処理部３２４を備える。

自局宛上り制御信号復号処理部３２３は、図２における自局宛上り制御信号復号処理部２２３と同一の機能を備える。隣接基地局宛上り制御信号復号処理部３２４は、隣接基地局宛の信号を復号する処理部である。

上位層処理部３３０は、パケット生成処理部３３１、送信電力決定処理部３３２、上り制御情報処理部３３３、自局宛上り制御チャネル復号用情報生成・保持部３３４及び隣接基地局宛上り制御信号復号用情報保持部３３５を備える。パケット生成処理部３３１、送信電力決定処理部３３２、上り制御情報処理部３３３及び自局宛上り制御信号復号用情報生成・保持部３３４は、それぞれ、図２におけるパケット生成処理部２３１、送信電力決定処理部２３２、上り制御情報処理部２３３及び自局宛上り制御信号復号用情報生成・保持部２３４と同一の機能を備える。隣接基地局宛上り制御信号復号用情報保持部３３５は、隣接局宛の信号を復調するために用いられる情報（ＰｉｌｏｔＩＤ、ＳＨＯＧＩＤ、ＭＡＣＩＤ等）を保持する機能を有する。

ネットワークインタフェース３４０は、ユーザデータ受信部３４１、上り制御信号復号用情報受信部３４３を備える。ユーザデータ受信部３４１は、図２におけるユーザデータ受信部２４１と同一の機能を備える。上り制御信号復号用情報受信部３４３は、隣接基地局宛上り制御信号を復調するために用いられる情報をネットワーク１０３から受信する処理部である。

以下、第１の実施の形態の動作について説明する。無線インタフェースはＵＭＢ仕様に従う。

図４は、各装置間の通信手順を示すシーケンス図である。

なお、図４では、基地局装置１０１が稼動している状態で、基地局装置１０２を追加する処理を示す。端末装置１０６は基地局装置１０１に接続される。

基地局装置１０２が、基地局装置１０１によって形成されるセルのＰｉｌｏｔＩＤ等を取得する手順を説明する。

基地局装置１０２が起動し、ネットワーク１０３へ接続すると、装置内に保持されている隣接基地局のリストを参照する。次に、基地局装置１０２は、ネットワーク１０３を介して、隣接基地局（ここでは基地局装置１０１）から、基地局装置１０１によって形成されるセル１０４のＰｉｌｏｔＩＤ及びＳＨＯＧＩＤを取得する（手順４０１）。基地局装置１０１は、セル１０４のＰｉｌｏｔＩＤ及びＳＨＯＧＩＤを、自局宛上り制御信号復号用情報保持部２３４に保持している。基地局装置１０２は、取得したセル１０４のＰｉｌｏｔＩＤ及びＳＨＯＧＩＤを、隣接基地局宛上り制御信号復号用情報保持部３３５に格納する。

また、基地局装置１０２は、基地局装置１０１以外の隣接基地局装置からも、該隣接基地局によって形成されるセルのＰｉｌｏｔＩＤ及びＳＨＯＧＩＤを取得し（手順４０１）、隣接基地局宛上り制御信号復号用情報保持部３３５に格納する。

次に、端末装置１０６が基地局装置１０１に接続されるときの手順を説明する。

端末装置１０６は、接続を希望する基地局装置１０１に対し、ランダムアクセス信号を送信する（手順４０２）。ランダムアクセス信号を受信した基地局装置１０１の自局宛上り制御信号復号用情報生成・保持部２３４はＭＡＣＩＤを発行する（手順４０３）。発行されたＭＡＣＩＤはＡｃｃｅｓｓ Ｇｒａｎｔメッセージによって端末装置１０６に通知される（手順４０４）。

なお、Ａｃｃｅｓｓ Ｇｒａｎｔメッセージは、非特許文献１の５．５．４．１．１．３．１章に規定されている。

そして、基地局装置１０１の上り制御信号復号用情報送信部２４２は、端末装置１０６に割り当てたＭＡＣＩＤを、ネットワーク１０３を介して、基地局装置１０２にも通知する（手順４０５）。基地局装置１０２の上り制御信号復号用情報受信部３４３は、通知されたＭＡＣＩＤを受信し、受信したＭＡＣＩＤを隣接基地局宛上り制御信号復号用情報保持部３３５に格納する。

次に、基地局装置１０１は、端末装置１０６がＣＱＩ情報の送信に使用するための上り制御チャネルを割り当てる（手順４０６）。ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）は、端末装置が測定した受信品質の指標である。

基地局装置１０１の自局宛上り制御信号復号用情報生成・保持部２３４は、割り当てが完了した後、該上り制御チャネルの送信タイミング及び周波数を一意に特定するための情報を生成し、無線通信回線を経由して、端末装置１０６に通知する（手順４０７）。

なお、手順４０７に用いられるメッセージは、非特許文献２の７．５．７章に規定されている。

また、基地局装置１０１の上り制御信号復号用情報送信部２４２は、端末装置１０６に割り当てた上り制御チャネルの送信タイミング及び周波数に関する情報を、ネットワーク１０３を介して、基地局装置１０２に通知する（手順４０８）。基地局装置１０２の上り制御信号復号用情報受信部３４３は、通知された該情報を受信し、隣接基地局宛上り制御信号復号用情報保持部３３５は受信した情報を格納する。

さらに、基地局装置１０１は、端末装置１０６に対し、セル１０４のＰｉｌｏｔＩＤ及びＳＨＯＧＩＤを通知する（手順４０９）。

なお、手順４０９に用いられるメッセージは、非特許文献２の７．５．４章に規定されている。

以降、基地局装置１０１に、新たな端末装置が接続されるごとに、基地局装置１０１と該端末装置との間において、手順４０２、４０３、４０４、４０６、４０７及び４０９の一連のシーケンスが実行される。また、基地局装置１０１と、基地局装置１０２の他に新たに起動されたフェムト基地局と、の間においても手順４０１、４０５及び４０８の一連のシーケンスが実行される。

基地局装置１０２に端末装置（例えば、図１に示す端末装置１０７）が接続される場合の接続の手順は、基地局装置１０１に端末装置１０６がされる場合の手順と同様である。したがって、図４のシーケンスおいて、基地局１０１を基地局１０２に、端末装置１０６を端末装置１０７に、と読み替えることができる。つまり、基地局装置１０２は端末装置１０７に対してＭＡＣＩＤを割り当て（手順４０２、４０３、４０４）、続いて、上り制御チャネルの送信タイミング及び周波数を割り当てる（手順４０６、４０７）。そして、基地局装置１０２によって形成されるセル１０５のＰｉｌｏｔＩＤ及びＳＨＯＧＩＤを通知する（手順４０９）。

次に、端末装置がＣＱＩ情報を基地局装置に通知する手順を説明する。

端末装置１０６と基地局装置１０１の接続が完了し、端末装置１０６に上り制御チャネルが割り当てられると、端末装置１０６は接続先の基地局装置から定期的に送信される下りパイロット信号を受信する（手順４１０）。端末装置１０６は、受信したパイロット信号に基づき、受信品質を測定し（手順４１１）、受信品質の測定結果をＣＱＩ情報として、接続先の基地局装置１０１に定期的に送信する（手順４１２）。ＣＱＩ情報は上り制御信号に含まれ、上り制御信号は、あらかじめ通知された送信タイミング及び周波数（手順４０７）を使って送信される。

次に、フェムト基地局である基地局装置１０２が、隣接基地局に接続されている端末装置１０６から送信された上り制御信号を受信する場合について説明する。

端末装置１０６は、基地局装置１０１から送信される下りパイロット信号の測定によって求めたＣＱＩ情報を含む上り制御信号を、基地局装置１０１に送信している。また、端末装置１０７は、基地局装置１０２から送信される下りパイロット信号の測定によって求めたＣＱＩ情報を含む上り制御信号を、基地局装置１０２に送信している。

このとき、端末装置１０６がセル１０５の近くにあるならば、端末装置１０６から基地局装置１０１宛に送信される上り制御信号は基地局装置１０２に到達する可能性がある。

そして、基地局装置１０２は、あらかじめ端末装置１０６の上り制御チャンネル送信タイミング・周波数を通知されている（手順４０８）ので、自局宛に送信された上り制御信号を受信するとともに、隣接基地局接続の端末装置１０６から隣接基地局宛に送信された上り制御信号を受信することが可能である。

ここで、端末装置が上り制御信号を復号するために必要な情報について説明する。

端末装置では、ＣＱＩ情報に対し、誤り訂正符号化、チャネルインタリーブ、レピティション、スクランブル、変調の処理を順に使う。変調されたＣＱＩ情報は、所定の物理リソースにマッピングされた後、逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）の演算が行われ、ＯＦＤＭ信号となって端末装置から送信される。

なお、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）は、直交波周波数分割多重方式であり、中心周波数の異なる複数の搬送波を利用して、シンボルを並列送信するＦＤＭ（周波数分割多重）方式の１種である。搬送波の帯域が近接しても、干渉が生じることがないように、互いに直交させて送信することによって、周波数利用効率を高めている。

基地局装置では、受信したＣＱＩ情報に対して、端末装置側が実施した処理と逆の処理を行い、ＣＱＩ情報を取り出す。受信したＣＱＩ情報に対する処理のうち、スクランブル処理については、ＭＡＣＩＤ、ＳＨＯＧＩＤ、ＰｉｌｏｔＩＤ、フレーム番号及びＳｕｐｅｒｆｒａｍｅ番号が演算処理のパラメータとして用いられる。

端末装置において、ＳＨＯＧＩＤ及びＰｉｌｏｔＩＤは、接続先の基地局装置から通知された値が用いられる（手順４０９）。フレーム番号は、Ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅの中でのフレームの番号であり、全てのセクタで同じ値をとる。Ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅ番号は、システム時刻の開始時から数えたＳｕｐｅｒｆｒａｍｅの通し番号であり、全てのセクタで同じ値をとる。

したがって、基地局装置が端末装置から送信された上り制御信号を復号するためには、基地局装置側で端末装置に割り当てられているＭＡＣＩＤ、ＳＨＯＧＩＤ及びＰｉｌｏｔＩＤが既知である必要がある。

基地局装置が受信した上り制御信号の送信元が、自局に接続されている端末装置である場合、すなわち、基地局装置１０１が端末装置１０６から上り制御信号を受信した場合、ＭＡＣＩＤ、ＳＨＯＧＩＤ、ＰｉｌｏｔＩＤは、自局が該端末装置に通知した（手順４０４、４０７）情報であるので、当然自局内に保持されている。

一方、基地局装置が受信した上り制御信号の送信元が、隣接基地局装置に接続されている端末装置である場合、すなわち、基地局装置１０２が端末装置１０６から上り制御信号を受信した場合、基地局装置１０２は、該隣接基地局装置が該端末装置宛に通知したＭＡＣＩＤ、ＳＨＯＧＩＤ及びＰｉｌｏｔＩＤを使って、該上り制御信号を復号する。

このとき、基地局装置１０２は、ＭＡＣＩＤ、ＳＨＯＧＩＤ及びＰｉｌｏｔＩＤを新たに取得する必要はない。

なぜならば、図４に示す基地局装置１０２の動作のとおり、手順４０８まで完了しているとき、基地局装置１０２は、基地局装置１０１からＳＨＯＧＩＤ、ＰｉｌｏｔＩＤ及びＭＡＣＩＤ情報を取得し（手順４０１、４０５）、自局の隣接基地局宛上り制御信号復号用情報保持部３３５に保持しているからである。

したがって、基地局装置は、隣接基地局装置に接続されている端末装置から送信されたＣＱＩ情報であっても、参照することができる。

次に、基地局装置１０２が、受信した上り制御信号を復号する手順を説明する。

図５は、ベースバンド信号復号処理部３２２の動作を示すフローチャートである。

基地局装置１０２において、受信した上り信号は、ＲＦ処理部３１０の復調回路３１３によって、搬送波帯の信号からベースバンド信号に変換された後、ベースバンド信号復号処理部３２２に入力される。

ここで、入力された信号が、自局が通知したタイミングで受信したものであるか否かによって、異なる処理となる。ベースバンド信号復号処理部３２２は、端末装置が送信した上り制御信号の送信タイミングと、自局があらかじめ端末装置に対して通知したタイミング（手順４０７）とを比較し、一致しているかを判定する（手順５００Ａ）。

送信タイミングが一致していると判定された場合、ベースバンド信号復号処理部３２２は、端末装置が自局に接続されていると判断し、あらかじめ自局が端末装置に通知した周波数の信号を取り出して（手順５０１）、自局宛上り制御信号復号処理部３２３に入力する（手順５０２）。

自局宛上り制御信号復号処理部３２３は、自局宛上り制御信号復号用情報生成・保持部３３４に保持されているＰｉｌｏｔＩＤ、ＳＨＯＧＩＤ及びＭＡＣＩＤを用いて、入力信号の復号を試みる（手順５０３）。

手順５０３において復号に成功した場合、自局宛上り制御信号復号処理部３２３は、復号した結果と、上り制御信号が自局に接続された端末装置から送信されたものであることを示す識別情報とを上り制御情報処理部３３３に入力する（手順５０４）。

手順５０３において復号に失敗した場合には、ベースバンド信号復号処理部３２２は処理を終了する。

一方、上り制御信号の送信タイミングと、自局があらかじめ端末に対して通知したタイミング（手順４０７）とを比較して、一致していないと判定された場合は、次に、上り制御信号の送信タイミングと、隣接する基地局から取得したタイミング（手順４０８）とを比較して、一致しているかを判定する（手順５００Ｂ）。

上り制御信号の送信タイミングと、隣接する基地局から取得したタイミングとが一致していると判定された場合、基地局装置１０２のベースバンド信号復号処理部３２２は、端末装置が隣接する基地局に接続されていると判断し、基地局装置１０１から取得した周波数の信号を取り出して（手順５０５）、隣接基地局宛上り制御信号復号処理部３２４に入力する（手順５０６）。

基地局装置１０２の隣接基地局宛上り制御信号復号用情報保持部３３５は、端末装置１０１から通知されたＰｉｌｏｔＩＤ、ＳＨＯＧＩＤ及びＭＡＣＩＤ情報を保持している（手順４０１、４０５）。隣接基地局宛上り制御信号復号処理部３２４は、保持されている情報を用いて、入力信号の復号を試みる（手順５０７）。

手順５０７において復号に成功した場合、隣接基地局宛上り制御信号復号処理部３２４は、復号した結果と、上り制御信号が隣接基地局に接続された端末装置から送信されたものであることを示す識別情報とを上り制御情報処理部３３３に入力する（手順５０８）。手順５０７において復号に失敗した場合、ベースバンド信号復号処理部３２２は処理を終了する。

ベースバンド信号復号処理部３２２に入力された信号が、基地局装置１０２自身が端末装置に通知したタイミングにおいて受信したものでなく（手順５００Ａ）、かつ、隣接する基地局装置から取得したタイミングにおいて受信したものでもない場合には（手順５００Ｂ）、ベースバンド信号復号処理部３２２は、受信した信号が上り制御信号ではないと判断し、上り制御信号以外の上り信号の受信処理を行う（手順５０９）。

なお、基地局装置１０２が基地局装置１０１以外の他の隣接基地局装置に接続された端末からの上り制御信号を処理する場合は、該隣接基地局装置から該隣接基地局装置に接続された端末装置に通知した上り制御信号の送信タイミング及び周波数を既に取得しているとき、基地局装置１０２が基地局装置１０１から取得したタイミングにおいて受信した場合と同様の手順で処理を行う（手順５００Ｂ、５０５、５０６、５０７、５０８）。

次に、基地局装置１０２における下り送信電力制御について説明する。

図６は、上り制御情報処理部３３３の動作を示すフローチャートである。

上り制御情報処理部３３３は、入力された上り制御信号の復号結果のヘッダ部分を参照し（手順６０１）、ＣＱＩ情報が含まれているか否かを判定する。（手順６０１Ａ）。

手順６０１Ａにおいて、上り制御信号の復号結果にＣＱＩ情報が含まれていると判定された場合には、上り制御信号の復号結果とともに入力された識別情報（手順５０４又は５０８）を参照する（手順６０２）。復号結果にＣＱＩ情報が含まれていないと判定された場合には、上り制御情報処理部３３３は、ＣＱＩ以外の上り制御情報に関する処理を行う（手順６０７）。

次に、識別情報の内容を参照し（手順６０２）、上り制御信号が自局に接続されている端末装置から送信されたものかを判定する（手順６０２Ａ）。

受信した上り制御信号の送信元が自局に接続された端末装置であることを示す識別情報である場合には、ＣＱＩの値とあらかじめ設定された閾値Ａとを比較する（手順６０３）。

手順６０３において、ＣＱＩの値が閾値Ａ未満である場合は、上り制御情報処理部３３３は、自局が送信する下り信号の送信電力が不足していると判断し、送信電力決定処理部３３２に対して、送信電力を上げることを要求する正の要求値Ｃを入力し（手順６０４）、処理を終了する。ＣＱＩの値が閾値Ａ以上である場合は、上り制御情報処理部３３３は、直ちに処理を終了する。

一方、手順６０２Ａにおいて、受信した上り制御信号の送信元が隣接基地局に接続された端末装置であることを示す識別情報である場合は、ＣＱＩの値とあらかじめ設定された閾値Ｂとを比較する（手順６０５）。

手順６０５において、ＣＱＩの値が閾値Ｂ未満であれば、上り制御情報処理部３３３は、自局が送信する下り信号が隣接局に接続されている端末装置に対して干渉している可能性があると判断し、送信電力決定処理部３３２に対して、送信電力を下げることを要求する負の要求値Ｄを入力し（手順６０６）、処理を終了する。手順６０５において、ＣＱＩの値が閾値Ｂ以上である場合には、上り制御情報処理部３３３は、直ちに処理を終了する。なお、手順６０３における閾値Ａと、手順６０５における閾値Ｂとは、異なる値を設定してもよい。

次に、上り制御情報処理部３３３によって入力された要求値Ｃ及びＤに基づき、送信電力決定処理部３３２が下り送信電力を決定する処理について説明する。

送信電力決定処理部３３２は、一定の周期で要求値Ｃ及びＤの入力を監視し、前記周期内に入力された値の合計を求める。この合計値が正の値である場合には、送信電力決定処理部３３２は、下り送信電力を増加させるという決定を下す。一方、前記合計値が負の値である場合には、下り送信電力を減少させると決定する。

ここで、手順６０４において送信電力決定処理部３３２に入力された要求値Ｃと、手順６０６において送信電力決定処理部３３２に入力された要求値Ｄに、異なる絶対値が設定されてもよい。

したがって、基地局装置１０２の運用者は、下り送信電力制御において、自局に接続している端末装置からの要求と、隣接する他の基地局に接続している端末装置からの要求とのどちらをどの程度重視するかの方針を反映することができる。

例えば、干渉を低減させることを優先する場合は、送信電力を増加させる要求よりも送信電力を減少させる要求をより強いものとするため、要求値Ｃよりも要求値Ｄに、より大きな係数を乗じて重み付けをすることができる。

送信電力決定処理部３３２による電力の増減の決定結果は、パワーアンプ３１４に通知される。パワーアンプ３１４では、通知された決定結果に基づいて、現在設定されている送信電力の増減を行う。

以上の手順によって、設定された送信電力は、下りユーザデータトラフィックを送信する際に適用される。具体的には、ユーザデータ受信部３４１がネットワーク１０３を介してユーザデータを受信する。受信されたユーザデータは、パケット生成処理部３３１に入力され、無線チャネルで伝送するためのパケットが生成される。

次に、生成されたパケットは、ベースバンド信号生成処理部３２１に入力され、ＯＦＤＭのベースバンド信号に変換される。ベースバンド信号は、変調回路３１２において搬送波帯の信号に変調され、パワーアンプ３１４において、上記手順によって設定された送信電力に増幅されてアンテナ３００から送信される。

ここで、基地局装置１０１における上り制御信号の受信処理及び下り送信電力制御について説明する。

基地局装置１０１の動作は、基地局装置１０２が自局に接続している端末装置との間で行う動作（図５及び６）と同様である。

基地局装置１０１において、受信した上り制御信号は、ＲＦ処理部２１０の復調回路２１３によって、搬送波帯の信号からベースバンド信号に変換された後、ベースバンド信号復号処理部２２２に入力される。ベースバンド信号復号処理部２２２に入力された信号が、手順４０７によって、基地局装置１０１自身が端末装置に通知したタイミングにおいて受信したものである場合には、ベースバンド信号復号処理部２２２は、手順４０７によって、基地局装置１０１自身が端末装置に通知した周波数の信号を取り出し、自局宛上り制御信号復号処理部２２３に入力する。

自局宛上り制御信号復号処理部２２３は、自局宛上り制御信号復号用情報生成・保持部２３４が保持しているＰｉｌｏｔＩＤ、ＳＨＯＧＩＤ及びＭＡＣＩＤを用いて、入力信号の復号を試み、復号に成功した場合には、復号結果を上り制御情報処理部２３３に入力する。

上り制御情報処理部２３３は、入力された上り制御信号の復号結果のヘッダ部分を参照し、ＣＱＩ情報が含まれているか否かを判定する。

上り制御信号の復号処理結果にＣＱＩ情報が含まれている場合には、ＣＱＩの値とあらかじめ設定された閾値との比較を行い、ＣＱＩの値が閾値未満であれば、自身が送信する下り信号の電力が不足していると判断し、送信電力決定処理部２３２に対して、送信電力を上げることを要求し、処理を終了する。

本発明によれば、セルラ無線通信システムにおいて、同一の周波数を使用する複数の基地局が、セルが重複する形で配置されている場合に、それらの基地局同士の干渉に起因した下り信号の受信品質の劣化を抑制することが可能になる。

＜実施形態２＞
本発明を適用した第２の実施の形態について、図７及び図８を用いて説明する。

図７は、本発明の第２の実施の形態におけるセルラ無線通信システムの構成図である。

第２の実施の形態のセルラ無線通信システムは、複数のフェムト基地局装置から構成され、各基地局装置には１以上の端末装置が接続される。基地局装置７０１及び７０２は、共通の無線インタフェースを備え、同一の周波数帯を使用する。

なお、図１と同一の機能を有する部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

基地局装置７０１及び７０２は、共通の無線インタフェースを有し、同一の周波数帯を使用する。また、基地局装置７０１及び７０２は、有線回線（又は、無線回線）によってネットワーク１０３に接続されている。基地局装置７０１及び７０２はフェムトセル基地局であり、基地局装置７０１が形成するフェムトセル７０４と、基地局装置７０２が形成するフェムトセル７０５とは部分的に重複している。端末装置７０６及び７０７は、無線回線によって基地局装置７０１又は７０２に接続され、ネットワーク１０３と通信を行う。

図８は、基地局装置７０１又は７０２の構成を示すブロック図である。

なお、前述した第１の実施の形態（図２又は図３）と同一の機能を有する部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図８は、前述した第１の実施の形態の基地局装置１０２の構成（図３）に対し、上り制御信号復号用情報送信部３４２が追加された構成となる。上り制御信号復号用情報送信部３４２は、自局宛の上り制御信号を復調するために用いられる情報をネットワーク１０３へ送信する。

以下、第２の実施の形態の動作について説明する。無線インタフェースはＵＭＢ仕様に従う。

基地局装置７０１が稼動している状態で、基地局装置７０２が起動してネットワーク１０３への接続が確立すると、基地局装置７０２は、基地局装置７０１から該基地局が形成するセルのＰｉｌｏｔＩＤ及びＳＨＯＧＩＤを取得し（手順４０１）、隣接基地局宛上り制御信号復号用情報保持部３３５に格納する。

逆に、基地局装置７０２が稼動している状態で、基地局装置７０１が起動してネットワーク１０３への接続が確立すると、基地局装置７０１は、基地局装置７０２から該基地局が形成するセルのＰｉｌｏｔＩＤ及びＳＨＯＧＩＤを取得し（手順４０１）、隣接基地局宛上り制御信号復号用情報保持部３３５に格納する。

端末装置が基地局装置７０１に接続される場合は、基地局装置７０１は端末装置に対しＭＡＣＩＤを通知し（手順４０２、４０３、４０４）、次いで、上り制御チャネルの送信タイミング及び周波数を割り当て（手順４０６、４０７）、セル１０５のＰｉｌｏｔＩＤ及びＳＨＯＧＩＤを通知する（手順４０９）。

また、基地局装置７０１は、基地局装置７０２に対し、接続される端末装置のＭＡＣＩＤを通知し（手順４０５）、端末装置に割り当てた上り制御チャネルの送信タイミング及び周波数を通知する（手順４０８）。

一方、端末装置が基地局装置７０２に接続される場合は、基地局装置７０２は端末装置に対しＭＡＣＩＤを通知し（手順４０２、４０３、４０４）、次いで、上り制御チャネルの送信タイミング及び周波数を割り当て（手順４０６、４０７）、セル１０５のＰｉｌｏｔＩＤ及びＳＨＯＧＩＤを通知する（手順４０９）。

また、基地局装置７０２は、基地局装置７０１に対し、端末装置のＭＡＣＩＤを通知し（手順４０５）、端末装置に割り当てた上り制御チャネルの送信タイミング及び周波数を通知する（手順４０８）。

さらに、基地局装置７０１及び７０２はいずれも、自局に接続されている端末装置から自局宛に送信されたＣＱＩを通知する上り制御信号と、隣接基地局に接続されている端末装置から該隣接基地局宛に送信された上り制御信号とを受信することがある。

このとき、基地局装置７０１及び７０２は、第１の実施の形態の基地局装置１０２と同じ動作を行う。

本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態の効果に加え、セルが重複する二つの基地局が互いに、相手の基地局から上り制御信号の復号に必要な情報を取得し、双方の基地局宛に送信された上り制御信号を受信する点が異なる。これにより、双方の基地局とも、自身及び相手の基地局に接続している端末装置の受信品質に基づいた下り送信電力制御が可能となる。

本発明の第１の実施の形態のセルラ無線通信システムの構成図である。 本発明の第１の実施の形態の基地局装置１０１の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態の基地局装置１０２の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における各装置間の通信手順を示すシーケンス図である。 本発明の第１の実施の形態におけるベースバンド信号復号処理部の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態における上り制御情報処理部の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態のセルラ無線通信システムの構成図である。 本発明の第２の実施の形態の基地局装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０１ マクロセル基地局装置
１０２ フェムトセル基地局装置
１０３ ネットワーク
１０４ マクロセル
１０５ フェムトセル
１０６ 端末装置
１０７ 端末装置
２００ マクロセル基地局のアンテナ
２１０ マクロセル基地局のＲＦ処理部
２１１ マクロセル基地局のデュプレクサ
２１２ マクロセル基地局の変調回路
２１３ マクロセル基地局の復調回路
２１４ マクロセル基地局のパワーアンプ
２２０ マクロセル基地局の物理層処理部
２２１ マクロセル基地局のベースバンド信号生成処理部
２２２ マクロセル基地局のベースバンド信号復号処理部
２２３ マクロセル基地局の自局宛上り制御信号復号処理部
２３０ マクロセル基地局の上位層処理部
２３１ マクロセル基地局のパケット生成処理部
２３２ マクロセル基地局の送信電力決定処理部
２３３ マクロセル基地局の上り制御情報処理部
２３４ マクロセル基地局の自局宛上り制御信号復号用情報生成・保持部
２４０ マクロセル基地局のネットワークインタフェース
２４１ マクロセル基地局のユーザデータ受信部
２４２ マクロセル基地局の上り制御信号復号用情報送信部
３００ フェムトセル基地局のアンテナ
３１０ フェムトセル基地局のＲＦ処理部
３１１ フェムトセル基地局のデュプレクサ
３１２ フェムトセル基地局の変調回路
３１３ フェムトセル基地局の復調回路
３１４ フェムトセル基地局のパワーアンプ
３２０ フェムトセル基地局の物理層処理部
３２１ フェムトセル基地局のベースバンド信号生成処理部
３２２ フェムトセル基地局のベースバンド信号復号処理部
３２３ フェムトセル基地局の自局宛上り制御信号復号処理部
３２４ フェムトセル基地局の隣接基地局宛上り制御信号復号処理部
３３０ フェムトセル基地局の上位層処理部
３３１ フェムトセル基地局のパケット生成処理部
３３２ フェムトセル基地局の送信電力決定処理部
３３３ フェムトセル基地局の上り制御情報処理部
３３４ フェムトセル基地局の自局宛上り制御信号復号用情報生成・保持部
３３５ フェムトセル基地局の隣接基地局宛上り制御信号復号用情報保持部
３４０ フェムトセル基地局のネットワークインタフェース
３４１ フェムトセル基地局のユーザデータ受信部
３４２ フェムトセル基地局の上り制御信号復号用情報送信部
３４３ フェムトセル基地局の上り制御信号復号用情報受信部
４０１ 基地局が隣接基地局からＰｉｌｏｔＩＤ及びＳＨＯＧＩＤを取得するステップ
４０２ 端末装置が基地局にランダムアクセス信号を送信するステップ
４０３ 基地局が端末装置にＭＡＣＩＤを発行するステップ
４０４ 基地局が端末装置にＭＡＣＩＤを通知するステップ
４０５ 基地局が端末装置に通知したＭＡＣＩＤを隣接基地局に通知するステップ
４０６ 基地局が端末装置に上り制御チャネルを割り当てるステップ
４０７ 基地局が端末装置に上り制御チャネルの送信タイミングと周波数を通知するステップ
４０８ 基地局が端末装置に通知した上り制御チャネルの送信タイミングと周波数を隣接基地局に通知するステップ
４０９ 基地局が端末装置にＰｉｌｏｔＩＤ及びＳＨＯＧＩＤを通知するステップ
４１０ 基地局が端末装置に下りパイロット信号を送信するステップ
４１１ 端末装置が下りパイロット信号の受信品質を測定するステップ
４１２ 端末装置が基地局にＣＱＩを通知するステップ
５００Ａ 上り制御信号の送信タイミングを判定するステップ。
５００Ｂ 上り制御信号の送信タイミングを判定するステップ。
５０１ ベースバンド信号復号処理部が端末装置に通知した上り制御信号用の周波数の信号を抽出するステップ
５０２ ベースバンド信号復号処理部が抽出した信号を自局宛上り制御信号復号処理部に入力するステップ
５０３ 自局宛上り制御信号復号処理部が入力された信号を復号するステップ
５０４ 自局宛上り制御信号復号処理部が復号結果及び上り制御信号の送信元の識別情報を上り制御情報処理部に入力するステップ
５０５ ベースバンド信号復号処理部が隣接する基地局から取得した上り制御信号用の周波数の信号を抽出するステップ
５０６ ベースバンド信号復号処理部が抽出した信号を隣接基地局宛上り制御信号復号
処理部に入力するステップ。
５０７ 隣接基地局宛上り制御信号復号処理部が入力された信号を復号するステップ
５０８ 隣接基地局宛上り制御信号復号処理部が復号結果及び上り制御信号の送信元の識別情報を上り制御情報処理部に入力するステップ
５０９ ベースバンド信号復号処理部が上り制御信号以外の上り信号の受信処理を行うステップ。
６０１ 上り制御情報処理部が上り制御信号の復号結果のヘッダ部分を参照するステップ
６０１Ａ 上り制御情報処理部がヘッダ部分にＣＱＩ情報が含まれているかを判定するステップ
６０２ 上り制御情報処理部が上り制御信号の送信元の識別情報を参照するステップ
６０２Ａ 上り制御情報処理部が上り制御信号の送信元が自局に接続された端末か判定するステップ
６０３ 上り制御情報処理部がＣＱＩの値と閾値Ａとを比較するステップ
６０４ 上り制御情報処理部が送信電力決定処理部に正の要求値Ｃを出力するステップ
６０５ 上り制御情報処理部がＣＱＩの値と閾値Ｂとを比較するステップ
６０６ 上り制御情報処理部が送信電力決定処理部に負の要求値Ｄを出力するステップ
６０７ 上り制御情報処理部がＣＱＩ以外の上り制御情報に関する処理を行うステップ
７０１ フェムトセル基地局装置
７０２ フェムトセル基地局装置
７０４ フェムトセル
７０５ フェムトセル

Claims (9)

1. 下り信号の送信電力を制御する電力制御部と、
   隣接する基地局に接続している端末装置から送信される上り制御信号を受信するために必要な参照情報を、該基地局から取得する参照情報取得部と、
   前記参照情報取得部が取得した参照情報を保持する参照情報保持部と、
   自局に接続されている端末装置が下り信号の受信状態を自局に通知する第１の上り制御信号を受信し、前記受信した第１の上り制御信号の内容に基づいて、前記電力制御部に対する電力の制御を要求する第１の制御信号受信部と、
   前記隣接する基地局に接続している端末装置が下り信号の受信状態を前記隣接する基地局に通知する第２の上り制御信号を受信し、前記参照情報保持部によって保持される参照情報を参照し、前記受信した第２の上り制御信号の内容に基づいて、前記電力制御部に対する電力制御を要求する第２の制御信号受信部と、を備え、
   前記電力制御部は、前記第１の制御信号受信部からの電力制御の要求及び第２の制御信号受信部からの電力制御の要求に基づいて、下り信号の送信電力を制御することを特徴とする無線基地局。
2. 前記第１の制御信号受信部は、前記第１の上り制御信号によって通知された受信状態が第１の基準より悪い場合には、送信電力を増加させるように前記電力制御部に要求し、
   前記第２の制御信号受信部は、前記第２の上り制御信号によって通知された受信状態が第２の基準より悪い場合には、送信電力を減少させるように前記電力制御部に要求することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
3. 前記電力制御部は、
   所定期間内における、前記第１の制御信号受信部からの送信電力の増加の要求数、及び、前記第２の制御信号受信部からの送信電力の減少の要求数を監視し、
   前記送信電力の増加の要求数及び送信電力の減少の要求数に基づいて、下り信号の送信電力の増加又は減少を決定することを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
4. 前記電力制御部は、前記第１の制御信号受信部からの要求数に重み付けをした値及び第２の制御信号受信部からの要求数に重み付けをした値に基づいて送信電力の増加又は減少を決定することを特徴とする請求項３に記載の無線基地局。
5. 移動局に対する下り信号を送信する第１の基地局と、
   前記第１の基地局によって送信される下りの信号と同一の周波数の下り信号を送信し、前記下り信号の送信範囲の少なくとも一部が前記第１の基地局の下り信号の送信範囲と重複する第２の基地局と、を備える無線通信システムであって、
   前記第２の基地局は、
   前記第１の基地局に接続している第１の端末装置が前記第１の基地局に下り信号の受信状態を通知する第１の上り制御信号と、前記第２の基地局に接続している第２の端末装置が第２の基地局に下り信号の受信状態を通知する第２の上り制御信号と、を受信する制御信号受信部と、
   前記第１の上り制御信号によって通知される前記第１の端末装置における下り信号の受信状態と、前記第２の上り制御信号によって通知される前記第２の端末装置における下り信号の受信状態とを参照して、下り信号の送信電力を決定する電力制御部とを備えることを特徴とする無線通信システム。
6. 前記第１の基地局は、前記第１の上り制御信号を参照するために必要な情報を前記第２の基地局に通知し、
   前記第２の基地局の電力制御部は、前記第１の基地局から取得した情報を用いて、前記第１の上り制御信号を参照することを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
7. 前記第２の基地局の制御信号受信部は、
   前記第１の上り制御信号によって通知された受信状態が第１の基準より悪い場合には、前記下り信号の送信電力を減少させるように前記電力制御部に要求し、
   前記第２の上り制御信号によって通知された受信状態が第２の基準より悪い場合には、前記下り信号の送信電力を増加させるように前記電力制御部に要求することを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
8. 前記第２の基地局の電力制御部は、
   所定期間内における、前記制御信号受信部からの送信電力の増加の要求数及び送信電力の減少の要求数を監視し、
   前記制御信号受信部からの送信電力の増加及び減少の要求数に基づいて下り信号の送信電力の増加又は減少を決定することを特徴とする、請求項７に記載の無線通信システム。
9. 前記第２の基地局の電力制御部は、前記制御信号受信部からの要求数に重み付けをした値に基づいて送信電力の増加又は減少を決定することを特徴とする、請求項８に記載のセ無線通信システム。

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